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第1章 智能仪器概述1

1.1 智能仪器的作用1

1.2 智能仪器的发展过程3

1.3 智能仪器的组成、特点及分类6

1.3.1 智能仪器的组成6

1.3.2 智能仪器的特点7

1.3.3 智能仪器的分类9

1.3.4 智能仪器的应用10

习题12

第2章 智能仪器的数据采集电路13

2.1 数据采集系统的基本概念14

2.1.1 数据采集系统的组成14

2.1.2 数据采集系统的工作步骤14

2.1.3 数据采集系统的结构15

2.2 模拟信号调理电路17

2.2.1 传感器17

2.2.2 放大器19

2.3 模拟开关31

2.3.1 模拟开关的功能31

2.3.2 模拟开关的性能指标32

2.3.3 集成模拟多路转换开关32

2.4 采样／保持器34

2.4.1 采样／保持器的功能34

2.4.2 采样／保持器的工作原理34

2.4.3 采样／保持器的主要参数35

2.4.4 采样／保持器的选择36

2.5 A/D转换器37

2.5.1 A/D转换器的分类37

2.5.2 A/D转换器的性能指标38

2.5.3 A/D转换器的选用39

2.6 数据采集系统设计41

2.6.1 数据采集系统的误差分析41

2.6.2 数据采集系统的误差分配实例44

习题47

第3章 智能仪器输出通道48

3.1 输出通道的信号种类49

3.1.1 模拟量输出信号49

3.1.2 开关量输出信号49

3.1.3 数字量输出信号50

3.2 模拟量输出及D/A转换50

3.2.1 模拟量输出通道的组成及结构形式50

3.2.2 D/A转换器及接口51

3.2.3 D/A转换器的应用58

3.3 开关量输出60

3.3.1 开关量输出隔离61

3.3.2 开关量输出驱动64

习题68

第4章 智能仪器的人机接口69

4.1 键盘接口设计69

4.1.1 键盘处理步骤70

4.1.2 键盘常见问题处理70

4.1.3 键盘的组织形式及工作方式71

4.1.4 非编码式键盘接口72

4.1.5 编码式键盘接口75

4.2 显示器接口设计79

4.2.1 LED显示器接口79

4.2.2 点阵式LED显示83

4.2.3 LCD液晶显示85

4.2.4 触摸屏86

4.3 打印机与绘图仪接口90

4.3.1 打印机接口90

4.3.2 绘图仪接口93

习题95

第5章 智能仪器通信接口96

5.1 内总线97

5.1.1 I2C总线97

5.1.2 I2C总线应用实例101

5.1.3 SPI总线及应用103

5.2 GPIB并行总线108

5.2.1 相关术语109

5.2.2 仪器功能及接口功能110

5.2.3 GPIB接口系统结构111

5.2.4 GPIB接口工作过程112

5.2.5 GPIB接口设计举例113

5.3 串口通信接口115

5.3.1 RS-232标准串行接口115

5.3.2 RS-485标准串行接口117

5.3.3 USB118

5.3.4 串口通信的设计实例123

5.4 无线传输方式125

5.4.1 蓝牙技术125

5.4.2 GPRS128

习题130

第6章 智能仪器的可靠性技术131

6.1 可靠性的概念及影响因素132

6.2 智能仪器的自校准133

6.2.1 内部自校准133

6.2.2 外部自校准136

6.3 智能仪器的自检137

6.3.1 自检方式137

6.3.2 自检内容137

6.3.3 自检软件142

6.4 干扰和干扰源分析142

6.4.1 干扰的来源143

6.4.2 干扰的类型145

6.4.3 干扰的耦合方式146

6.4.4 抗干扰的基本措施148

6.5 硬件抗干扰措施149

6.5.1 屏蔽和隔离技术149

6.5.2 接地技术154

6.5.3 滤波技术160

6.5.4 其他常用抗干扰技术160

6.6 软件抗干扰措施162

6.6.1 软件冗余技术164

6.6.2 软件陷阱165

6.6.3 看门狗技术166

习题167

第7章 智能仪器数据处理168

7.1 智能仪器的非数值处理算法168

7.1.1 查找169

7.1.2 排序169

7.2 随机误差处理与数字滤波171

7.2.1 限幅滤波171

7.2.2 中位值滤波172

7.2.3 算术平均滤波172

7.2.4 递推平均滤波172

7.2.5 加权递推平均滤波173

7.2.6 一阶惯性滤波173

7.2.7 复合滤波174

7.3 系统误差的数据处理174

7.3.1 系统误差模型175

7.3.2 利用离散数据修正系统误差176

7.3.3 系统误差的标准数据校正法180

7.3.4 传感器的非线性校正181

7.4 测量数据的标度变换183

7.4.1 线性标度变换184

7.4.2 公式转换法184

7.4.3 多项式变换公式184

7.5 自动量程切换185

7.5.1 量程自动切换的设计原则185

7.5.2 量程自动转换原理186

习题187

第8章 智能仪器设计与调试189

8.1 智能仪器设计方法190

8.1.1 智能仪器设计的原则190

8.1.2 智能仪器设计的一般步骤193

8.2 智能仪器硬件设计195

8.2.1 硬件体系结构的设计195

8.2.2 器件的选择197

8.3 智能仪器软件设计200

8.3.1 软件设计方法200

8.3.2 智能仪器的软件构成与设计203

8.4 智能仪器的调试205

8.4.1 智能仪器调试的方法205

8.4.2 智能仪器硬件调试208

8.4.3 智能仪器软件调试209

8.4.4 动态在线调试210

习题212

第9章 智能仪器设计实例213

9.1 简易单回路温度控制仪设计213

9.1.1 温度控制系统的总体设计213

9.1.2 系统下位机软件设计219

9.1.3 系统上位机软件设计221

9.2 智能工频电参数测量仪设计223

9.2.1 硬件设计224

9.2.2 软件设计226

9.3 脉搏血氧仪设计232

9.3.1 脉搏血氧仪的设计原理233

9.3.2 硬件系统设计233

9.3.3 软件系统设计237

9.3.4 系统的抗干扰241

习题241

参考文献242